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泰山白首乌来源于为萝摩科(Asclepiadaceae)鹅绒藤属(Cynanchum Linn.)植物戟叶牛皮消Cynanchum bungei Decne. 的干燥块根,《本草备要》记载:“具有养血补血、补肝肾、强筋骨和润肠通便的作用”,也被誉为泰山四大名药之首[1-2]。研究表明,泰山白首乌的主要活性成分为苯乙酮和C21甾体皂苷[3-7]。泰山白首乌的主要药理活性有抗肿瘤、保肝、抗炎、抗菌、抗病毒、抗抑郁、降血糖 等[5-7]。
植物内生菌是一类广泛存在于宿主植物体内,且不引起宿主明显病症的真菌,是一类具有丰富多样性的微生物类群。植物内生菌通过“协同进化”作用,以促进宿主植物生长,增强抗逆性,促进药用植物中有效成分的积累[8-9],植物内生菌已成为国内外学者的研究热点。顾晓洁等[10] 2018年报道了滨海白首乌块根中内生细菌的分离鉴定。Li等[11]从滨海白首乌中分离出的一株产红色素具有抗氧化作用的内生真菌Stemphylium lycopersici。Gu等[12]从滨海白首乌中分离得到的内生真菌Plectosphaerella cucumerina YCTA2Z1中分离鉴定得到13种化合物,分离得到与宿主滨海白首乌相同的次级代谢产物单体告达庭(caudatin)、白首乌二苯酮、cynandione B和 2',5'-二羟基苯乙酮[11-12]。但是,目前没有关于泰山白首乌内生真菌的传统分离纯化培养报道。同时,有研究表明,泰山白首乌的粗提物和单体化合物对多种肿瘤细胞株均具有显著活性[6],目前已有从植物中分离得到具有抗肿瘤活性的内生真菌[13-14]的研究,但对泰山白首乌内生真菌的相关分离鉴定、活性成分及抗肿瘤等生物活性的研究还未开展。
本实验以泰山白首乌内生真菌为研究对象,通过传统分离培养法,将分离鉴定得到的泰山白首乌内生真菌进行液体发酵,并进行抗肿瘤活性菌株筛选。一方面探讨泰山白首乌内生真菌能否产生与宿主相似的次级代谢产物,另一方面为研发新的抗肿瘤活性药物提供科学依据。
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3个产地的健康泰山白首乌植株各5株,包含根、茎、叶。济南的泰山白首乌叶(JTY)、泰山白首乌茎(JTJ)、泰山白首乌根(JTG),均采自山东中医药大学长清校区植物园内(36°56′ N, 116°79′ E);临沂的泰山白首乌叶(LTY)、泰山白首乌茎(LTJ)、泰山白首乌根(LTG),均采自临沂费县御华景宸农业生态园内(35°27′ N, 117°97′ E);泰安的泰山白首乌叶(TTY)、泰山白首乌茎(TTJ)、泰山白首乌根(TTG),均采自泰山(35°78′ N, 117°45′ E)。植物样品经山东中医药大学中药鉴定教研室徐凌川教授鉴定为泰山白首乌C. bungei Decne.。采集的样品用无菌塑料袋包装,置于4 ℃冰箱保存备用,48 h内进行样品处理。
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T100™梯度PCR扩增仪(美国BIO-RAD伯乐T100梯度PCR仪);电泳仪(上海天能科技有限公司);凝胶成像仪(上海天能科技有限公司);Qubit® 2.0荧光计(赛默飞Invitrogen);SW-CJ-1D超净工作台(苏州净化设备有限公司);E.Z.N.A.真菌DNA提取试剂盒(美国Omega Bio-Tek);Taq DNA Polymerase(赛默飞Thermo);Agencourt AMPure XP(Beckman);2×Trans Taq High Fidelity (HiFi) PCR SuperMix I(北京全式金生物技术有限公司);ddH2O(北京全式金生物技术有限公司);琼脂糖(超纯)(北京天根生物科技有限公司);50×TAE缓冲液(北京索莱宝科技有限公司Solarbio);DNA Maker(日本TaKaRa);Goldview核酸染料(10 000×);6×Loading buffer(日本TaKaRa);XD-101 CO2细胞培养箱(日本SANYO公司);奥林巴斯IX51倒置荧光显微镜(日本奥林巴斯公司OLYMPUS);ELX800光吸收酶标仪(美国BioTek);细胞培养瓶(美国FALCON);青、链霉素混合液(北京索莱宝科技有限公司);PBS(北京索莱宝科技有限公司);RPMI-1640(美国GIBCO);DMEM(美国GIBCO);L15(美国GIBCO);FBS(美国ExCell Biology FBS500);MTT(美国Amresco);DMSO(溶解受试药品)(美国SIGMA D2650);土豆(沃尔玛);葡萄糖(源叶生物);琼脂粉(源叶生物);无水乙醇,分析纯(上海泰坦);次氯酸钠(分析纯,国药集团)。
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人肝癌细胞HEPG2、人胃癌细胞HGC27、人结肠癌细胞HT-29、人宫颈癌细胞HELA(中国科学院上海细胞库)。
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表面消毒:将采集新鲜济南、临沂和泰安产的戟叶牛皮消的根、茎和叶用自来水冲洗干净,转移至超净台,进行“75%乙醇-2.5%次氯酸钠-75%乙醇”的3步表面消毒处理。处理过后继续用无菌水冲洗5遍,灭菌滤纸将表面水分吸干。
组织块培养:超净台中操作,用消毒的剪刀和镊子分别将根、茎与叶剪切成小的组织块(0.5 cm×0.5 cm),分别从3个部位中各随机挑取20个组织块,每组设置4~5个组织块,分组好的组织块置于含有青霉素(50 mg/L)马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)的平板中,于温度25 ℃,湿度80%的恒温恒湿培养箱中进行内生真菌菌丝的生长情况的定期观察。挑取尖端菌丝转移到新的PDA培养基中培养,至菌丝形态单一,即得到纯化的菌株[15-16]。根据内生真菌菌株的培养的形态特征初步划分为不同的形态型,拍照留存。根据菌株群落的培养特征,划分为不同的形态型,继续将分离纯化后的菌株接种至PDA固体试管斜面培养基上进行培养,4 ℃冰箱保存。
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观察培养的内生真菌菌落形态,对照《真菌鉴定手册》进行形态学特征鉴定。将“2.1.1”项下形态一致的泰山白首乌内生真菌菌株进行合并[16],参考E.Z.N.A.真菌DNA提取试剂盒说明书提取菌株DNA。以提取的DNA为模板,采用真菌ITS通用引物TIS4(5’-TCC TCC GCT TTA TTG ATA TGC-3’)和ITS5(5’-GGA AGT AAA GTC GTA ACA AGG-3’)对菌株的r DNA-ITS区域进行PCR扩增。PCR反应体系:2×Trans Taq Fidelity(HiFi) PCR SuperMix 15 μl,Primer(10 μmol/L)各1 μl,Genomic DNA 10 ng;补充双蒸水至 30 μl。反应条件:94 ℃预变性3 min,94 ℃变性40 s,52 ℃退火50 s,72 ℃延伸1 min,35个循环,72 ℃延伸10 min。5 μl PCR产物用2%琼脂糖凝胶电泳检测。将合格的PCR扩增产物送上海生工生物有限公司进行测序。内生真菌菌株测序得到的ITS序列去除载体序列,利用NCBI数据库(http://www.ncbi.nlm. nih.gov)BLAST进行比对,根据所得分子鉴定结果并结合形态学特征确定菌株。
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按“2.1”项下方法分离得到的90个形态型泰山白首乌内生真菌菌株为供试菌株,PDA固体培养基中接种活化。待菌丝覆盖培养基表面时,用直径5 mm打孔器制备10个菌饼,放入装有100 ml的PDA培养基的锥形瓶中,每个菌种接种6瓶。接种后于25 °C、180 r/min 振荡培养7 d。发酵完成后,抽滤并收集发酵培养液,1∶1乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,减压浓缩,即得乙酸乙酯提取物[17]。干燥后于4 °C冰箱中避光保存。
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二甲基亚砜(DMSO)溶解乙酸乙酯粗提物后,用PBS分别稀释至0.001、0.01、0.1、1.0、10.0、100.0 μg/ml。采用MTT法测定样品抗肿瘤活性[17]。以人肝癌细胞HEPG2,人胃癌细胞HGC27,人结肠癌细胞HT-29,人宫颈癌细胞HELA为受试对象,阳性对照采用阿霉素。将细胞放置于含10% FBS、青霉素和链霉素各100 U/ml的DMEM细胞培养液中,于37 ℃、5% CO2饱和湿度的细胞培养箱中培养,48 h换液传代。消化传代后显微镜下观察细胞的生长情况。取对数生长期的细胞,胰酶消化后,10%小牛血清的完全培养液洗涤、悬浮,将100 μl悬浮细胞液(2~4×104个/ml)接种于96孔板中,培养24 h。吸弃培养液,每孔加入100 μl含有不同药物的完全培养基(含10%小牛血清,1%双抗),每种浓度设3个平行孔,设空白对照组,培养72 h后,每个孔加入5 mg/ml的 MTT 10 μl,培养4 h,吸弃培养液后加入100 μl DMSO,振荡至结晶完全溶解,用酶联免疫监测仪在波长为570 nm处测定A值,计算各浓度下的细胞抑制率,计算方法如下:
$$ \text{细胞抑制率}=1-\frac{\text{药敏孔相对}A\text{值}}{\text{阴性对照孔相对}A \text{值}} $$ 阴性对照孔相对A值=阴性对照孔绝对A值—空白对照孔绝对A值
药敏孔相对A值=药敏孔绝对A值—空白对照孔绝对A值
本研究采用SPSS 17.0通过机率单位加权回归法(Bliss法)计算IC50。
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将分离到的869株内生真菌,根据培养特征划分为90个形态型,对不同形态型菌株ITS基因与GenBank中的参考序列进行分子系统学分析,结果见表1,有结果可知,鉴定得到的内生真菌属于3门、12纲、14目、14科、18属和30种。
表 1 根据BLAST序列分离得到的泰山白首乌内生真菌
属名 基因库中接近种(登录号) 相似度 (%) 组织部位 菌株数 根 茎 叶 链格孢属 A. alternata (MH368103.1) 99 1 2 3 A. alternata (MH716004.1) 99 4 4 A. alternata (MG669159.1) 99 1 1 A. alternata(MK07593.1) 99 1 1 A. alternata (MK392122.1) 99 1 1 A. alternata(MK659949.1) 99 2 2 A. alternata(KY859403.1) 99 2 2 A.alternata (KJ739880.1) 99 2 2 1 5 A. alternata (KY859403.1) 99 1 1 A. alternata (LN835252.1) 99 1 1 2 A. alternata (EF504974.1) 78 1 1 A. arborescens (MK460794.1) 99 1 1 A. brassicicola(MF167294.1) 99 1 1 2 A. burnsii(KR604840.1) 100 1 1 Alternaria sp.(KC139509.1) 99 1 1 Alternaria sp.(KC110624.1) 99 1 1 Alternaria sp.(KC147581.1) 99 2 2 Alternaria sp.(KU556507.1) 99 1 1 A.tenuissima(MG602685.1) 99 3 3 6 A. tenuissima (MK675103.1) 99 2 2 子囊菌属 Ascomycota sp.(FJ999646.1) 99 1 1 曲霉菌属 A. terreus var.floccosus (KP987086.1) 99 1 1 小檗属 B. fortunei (MK850215.1) 1 1 葡萄座腔菌属 B. dothidea(HM156069.1) 1 1 B. dothidea(KF294012.1) 1 1 双极霉属 B. sorokiniana (HF934936.1) 1 1 B. micropus(LT837454.1) 82 1 1 生赤壳属 B. ochroleuca(EU273558.1) 1 1 棒孢属 C.cassiiola (MH569606.1) 1 1 炭疽菌属 C. acutatum(MG661733.1) 1 1 C. capsici (EF016299.1) 1 1 C. gloeosporioides (KM044004.1) 1 1 C. nymphaeae (MH863840.1) 1 1 间座壳属 D. phaseolorum (MF379339.1) 1 1 D. phaseolorum (KX866874.1) 1 1 Emmia E. lacerate(MF101401.1) 1 1 突脐蠕孢属 E. rostratum (MH746929.1) 1 1 2 E. rostratum (MH746928.1) 1 1 镰刀菌属 F. nematophilum (KF577906.1) 2 2 F. nematophilum (KX621959.1) 1 1 F. oxysporum(MK673882.1) 1 1 F. oxysporum (KM005080.1) 1 1 F. oxysporum (KY910845.1) 1 1 F. oxysporum(GU724513.1) 1 1 F. solani f. batatas (AF178407.1) 6 7 F. solani batatas (EU625405.1) 1 1 F. solani batatas (MK571197.1) 1 1 F. solani f. batatas (KM235740.1) 1 1 F. solani f. batatas (KJ676962.1) 98 1 1 F. solani f. batatas (KU382502.1) 98 2 2 Fusarium sp.(FJ008989.1) 1 1 Fusarium sp. (MH884151.1) 1 1 小丛壳属 G. cingulata (EF423544.1) 2 2 球座菌属 G. mangiferae(EU677803.1) 1 1 孢菌属 Pleosporaceae sp. (HQ832799.1) 1 1 腔菌属 Pleosporales sp. (APBSDSF25) 1 1 P. cablin(MK568502.1) 98 1 1 毛球腔菌属 Setosphaeria sp. (LT837842.1) 92 1 1 踝节菌属 T. purpureogenus (KU981069.1) 1 1 炭角菌属 Xylariaceae sp. (MG669156.1) 1 1 28 30 32 90 -
组织因素在影响内生真菌的多样性和分布规律发挥着重要的作用[18],在属的水平上,其对泰山白首乌内生真菌的组成影响也较为显著,如图1所示。泰山白首乌根部内生真菌主要分布于8个属,其中,优势菌属为镰刀菌属Fusarium,占根中内生真菌的64.29%;泰山白首乌茎部内生真菌分布于9个属,优势菌属为链格孢属Alternaria,占茎中内生真菌的60%;泰山白首乌叶部内生真菌分布13个属,优势菌属为链格孢属Alternaria,占叶中内生真菌的56.25%;泰山白首乌内生真菌的叶丰度大于茎和根。3个不同的组织部位中,链格孢属Alternaria和炭疽菌属Colletotrichum为三者共有属,其他具有差异。结果表明,在不同组织部位中,泰山白首乌的内生真菌的分布差异显著。
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地理位置会影响内生真菌的多样性[19]。在90个形态型内生真菌菌株中,产地济南的泰山白首乌分离39个菌株,产地泰安分离得到26个菌株,产地临沂分离得到25个。如图2结果所示,3个产地的泰山白首乌优势菌属为链格孢属Alternaria和镰刀菌属Fusarium,产地济南的泰山白首乌内生真菌主要分布在12个属,优势菌属链格孢属占38.46%,镰刀菌属占28.21%;产地泰安的泰山白首乌内生真菌主要分布在5个属,优势菌属链格孢属占61.54%,镰刀菌属占26.92%;产地临沂的泰山白首乌内生真菌主要分布在11个属,优势菌属链格孢属占48.00%,镰刀菌属占32.00%。由此可知,产地对泰山白首乌内生真菌的群落组成和优势菌群均有影响,群落组成影响较大。
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MTT结果表明,有13株内生真菌菌株代谢产物对HEPG2、HGC27、HT-29、HeLa肿瘤细胞株表现抗肿瘤活性,占总数的14.4%。如表2所示,B. sorokinianaJTY6、A. alternate JTY10、A. brassicicola JTJ11、B. ochroleuca JTJ18、Xylariaceae sp. LTJ1、A. tenuissima LTJ2、C. acutatum LTJ3和A. alternata LTJ6抗肿瘤活性较明显。链格孢属Alternaria是泰山白首乌内生真菌中筛选出抗肿瘤活性菌株的优势菌属,其中,A. tenuissima LTJ2和A. alternata LTJ6的抗肿瘤活性尤其显著,能够显著抑制HEPG2、HGC27、HT-29和HeLa肿瘤细胞株。A. tenuissima LTJ2对HEPG2、HGC27、HT-29、HeLa 4种肿瘤细胞株的 IC50值分别为(2.21±0.61)、(3.11±0.46)、(8.25±1.11)、(3.85±0.60) μg /ml;A. alternata LTJ6为(1.58±0.38)、(1.46±0.39)、(3.63±1.23)、(6.24±0.49) μg /ml。以上结果表明,A. tenuissima LTJ2和A. alternata LTJ6是泰山白首乌具有显著抗肿瘤活性的内生真菌株,可以进一步研究其产生抗肿瘤活性的单体成分。
表 2 泰山白首乌内生菌菌株的抗肿瘤活性
菌株 抗肿瘤活性 (IC50, μg/ml) HGC27 HEPG2 HT-29 HELA JTY6 6.34±1.10 11.05±1.15 29.84±5.78 >40 JTY10 7.87±1.09 6.53±0.28 18.57±5.15 >40 JTJ11 9.92±1.13 6.59±0.56 5.94±0.88 21.37±5.99 JTJ18 2.61±0.35 3.20±0.42 3.55±0.30 9.96±2.38 LTJ1 1.69±0.32 2.96±0.24 13.23±1.66 7.41±1.47 LTJ2 2.21±0.61 3.11±0.46 8.25±1.11 3.85±0.60 LTJ3 5.34±0.89 5.10±1.21 13.01±1.63 5.87±1.36 LTJ6 1.58±0.38 1.46±0.39 3.63±1.23 6.24±0.49 JTJ13 21.76±0.68 >40 20.07±1.38 >40 LTJ5 21.43±0.35 33.43±1.31 >40 >40 LTJ10 21.34±0.65 29.81±0.32 >40 >40 TTY7 27.89±1.08 38.53±0.28 >40 >40 TTY18 18.25±0.24 >40 >40 31.41±1.49 阿霉素 0.022±0.003 0.034±0.01 0.030±0.003 0.039±0.006 -
泰山白首乌与“泰山黄精”、“泰山紫草”和“泰山四叶参”并称为泰山四大名药[2],但因其自然繁殖率低等因素,导致资源匮乏,市场上供不应求。植物内生真菌与宿主长期协同进化,可以产生相同或相似的活性代谢产物[9],通过对泰山白首乌内生真菌的深入研究将有效的缓解其资源匮乏,而内生真菌有可能成为开发泰山白首乌的新资源。
本研究表明泰山白首乌中内生真菌资源丰富,具有较丰富的多样性,泰山白首乌内生真菌的分布在不同组织部位差异显著,以丰度比较叶大于茎和根,具有明显的组织特异性,产地对泰山白首乌的优势菌群和群落组成有影响。除优势属、种外,分离得到的大豆疫霉、炭角菌和淡色赤壳菌等内生真菌菌株,也具有良好生物活性 [20-22]。
植物内生真菌能产生与宿主相同或相似的活性成分及生物活性,本研究首次报道了筛选得到的13株泰山白首乌内生真菌具有抗肿瘤活性,占总数的14.4%,其中,从叶中筛选到4株抗肿瘤活性菌株,茎中筛选得到9株抗肿瘤活性菌株,根中无,同时,A. tenuissima LTJ2和A. alternata LTJ6两种抗肿瘤活性尤其显著,值得深入研究。然而,泰山白首乌的药用部位为块根,由于内生真菌在植物组织中的定殖不同,导致在不同组织部位的分布存在差异,具体原因还需要进一步深入研究。另外,从产地上来看,不同产地所筛选得到的抗肿瘤活性菌株数量及品种不同,济南产泰山白首乌筛选到5株抗肿瘤活性菌株,临沂产泰山白首乌筛选到6株活性菌株,泰安产泰山白首乌筛选到2株活性菌株,综上,泰山白首乌中内生真菌的种群结构的抗肿瘤活性是否存在与产地相关,需要进一步深入研究,而已经分离得到的活性菌株的次生代谢产物及其作用机制的研究也是下一个重要目标。
Anti-tumor activities of endophytes from Cynanchum bungei Decne.
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摘要:
目的 分析白首乌内生真菌多样性及其种群结构分布规律,挖掘潜在的微生物资源及功能,为寻找新的抗肿瘤内生真菌提供理论基础。 方法 通过传统的内生菌分离法以及18sRNA高通量测序技术,对不同组织部位、不同物种和不同产地白首乌内生真菌群落组成进行多样性分析;采用 MTT 法检测泰山白首乌内生真菌的细胞毒活性。 结果 从泰山白首乌的根、茎、叶中共分离得到 90个形态的内生真菌,其中,镰刀菌属Fusarium和链格孢属Alternaria 为优势菌属;泰山白首乌根、茎、叶分别有8、9和13个属,链格孢属Alternaria和炭疽菌属Colletotrichum为共有属; 13株泰山白首乌内生真菌对HEPG2、HGC27、HT-29和HeLa肿瘤细胞株产生抗肿瘤活性,占总数的14.4%,极细链格孢菌A. tenuissima LTJ2和链格孢菌A. alternata LTJ6抗肿瘤活性显著。 结论 泰山白首乌内生真菌具有丰富的多样性,部分菌株具有显著的抗肿瘤活性,为寻找新的抗肿瘤药物提供了菌株资源。 Abstract:Objective To investigate the taxonomic structure and diversity of endophytic fungi from Cynanchum bungei Decne., explore the potential microbial resources and functions and provide the theoretical basis for new antitumor endophytic fungi. Methods The diversities of endophytic fungi community in different tissues, species and habitats were analyzed with traditional endophytic bacteria separation method and 18sRNA high-throughput sequencing technology. MTT assay was used to detect the cytotoxic activity of endophytic fungi from Radix Polygoni multiflori. Results 90 strains of endophytic fungi were isolated and identified from roots, stems, and leaves of C. bungei. Among them, Fusarium and Alternaria were the dominant genera. There were 8, 9 and 13 genera from roots, stems and leaves of C. bungei respectively. Among which Alternaria and Colletotrichum were the common genera in different tissues. Further studies showed that 13 endophytic fungi of C.bungei had good anti-tumor activity in vitro, accounting for 14.4% of the total genera. Among them, A. tenuissima LTJ2 and A. alternata LTJ6 had significant anti-tumor activity. Conclusion The endophytic fungi in Cynanchum bungei Decne. have rich diversity. Some strains have significant anti-tumor activity, which can be potential resources for the development of new antitumor agents. -
Key words:
- C. bungei /
- Alternaria /
- anti-tumor activity
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2020年初,新型冠状病毒(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染的肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)在湖北武汉爆发,所致疫情的控制和患者的救治已经持续了两个多月,从疫情爆发之初的混乱,到各地医疗队援汉抢救重症患者,方舱建设后对轻症患者的有效隔离,救治工作逐渐有序进行,而后期病理解剖的加入,更是给临床救治以巨大助力。目前,救治轻症患者的方舱医院陆续被休舱,抗疫重心转向重症及危重症患者。基于国家医保政策及笔者的中药学专业实践,探讨活血化瘀类和虫草菌发酵制剂两类中药在COVID-19患者救治及康复中的作用,以期为国内外同类患者的救治提供支持。
1. 患者的典型临床症状与病理改变
1.1 临床表现
以发热、干咳、乏力为主,少数患者有咽痛、腹泻。病毒攻击、细胞因子风暴和缺氧导致重症患者出现呼吸困难和/或低氧血症,部分患者病情急剧恶化,快速出现急性呼吸窘迫综合征、难以纠正的代谢性酸中毒、脓毒症休克和出凝血功能障碍及多器官功能衰竭等而死亡。
1.2 肺及肾的病理改变
随着病理分析渠道的逐步拓展,华中科技大学刘良等人实施遗体解剖、临床穿刺组织活检,还有深圳市第三人民医院、无锡市人民医院的活检肺移植手术的危重症新冠肺炎患者的全肺,都揭示出肺及肺外的病变,以下简单列出与此文后续讨论相关的肺部和肾脏的病理改变。
1.2.1 肺脏
呈不同程度实变。少数肺泡过度充气、肺泡隔断裂或囊腔形成。肺泡腔内见浆液、纤维蛋白性渗出物(部分出现机化)及透明膜形成;Ⅱ型肺泡上皮细胞显著增生,部分细胞脱落。肺泡隔血管充血、水肿,可见单核和淋巴细胞浸润及血管内透明血栓形成。肺组织灶性出血、坏死,可出现出血性梗死。肺间质纤维化。肺内支气管黏膜部分上皮脱落,腔内可见黏液及黏液栓形成。
1.2.2 肾脏
肾小球球嚢腔内见蛋白性渗出物,肾小管上皮变性、脱落,可见透明管型。间质充血,可见微血栓和灶性纤维化。
1.3 细胞因子风暴
细胞因子是由免疫细胞(单核/巨噬细胞、T细胞、B细胞、NK细胞等)和某些非免疫细胞(内皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞等)经刺激合成、分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质,能调节固有免疫和适应性免疫应答,适宜水平的细胞因子可抑制病毒复制和传播,但过高水平的细胞因子会加剧细胞、组织和器官的损伤。
临床观察发现,相对于轻症患者,重症监护COVID-19患者血浆中存在更高水平的炎性细胞因子,如白细胞介素IL-1β、IL-6、IL-17及TNF-α;COVID-19患者外周血白细胞计数和淋巴细胞比例下降,CD4+及CD8+T细胞计数显著下降,但活化细胞比例明显上升,这些免疫细胞也可能参与了机体的炎症反应。SARS-CoV-2感染人体后,迅速激活炎症性T细胞和炎症性单核巨噬细胞,通过粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、IL-6等炎性细胞因子,形成炎症风暴,导致严重肺部免疫损伤,并累及免疫系统、循环系统、心脏、肝脏、肾脏、小肠等。
2. 治疗
西医立足抗病毒和针对肺炎临床症状进行对症或支持治疗,中医基于辨证抗瘟疫,各有特色。
2.1 西医治疗
通常采取抗病毒治疗[使用α干扰素、洛匹那韦/利托那韦、利巴韦林、磷酸氯喹(上海使用羟氯喹)、阿比多尔等]、对症治疗、新康复者血清治疗、免疫治疗(利用免疫抑制剂托珠单抗针对IL-6升高者,还可使用糖皮质激素甲泼尼龙)和其他治疗措施(血必净和肠道微生态制剂),如呼吸支持、循环支持、肾功能衰竭和肾功能替代治疗、血液净化治疗(针对细胞因子风暴)等。
2.2 中医治疗
采用辛温解表之法温散、透寒邪,通过芳香避秽化浊治疗湿邪,同时调理脾胃来针对寒湿疫。根据患者的体质、病情、当地气候特点等,辨证施治。
对医学观察期临床表现为“乏力伴胃肠不适”者,给予藿香正气制剂;“乏力伴发热”者服用金花清感颗粒、连花清瘟制剂、疏风解毒制剂、防风通圣丸。
临床治疗期各型都可使用清肺排毒汤。轻型分为寒湿郁肺证、湿热蕴肺证,各推荐一个处方;普通型分为湿毒郁肺证、寒湿阻肺证,也各推荐一个处方;重型分为疫毒闭肺证、气营两燔证,亦各推荐一个处方,还推荐了中药注射液喜炎平、血必净、热毒宁、痰热清、醒脑静,可联合汤剂使用;危重型,内闭外脱证推荐人参、黑顺片、山茱萸煎液送服苏合香丸或安宫牛黄丸,并推荐了中药注射液血必净、热毒宁、痰热清、醒脑静、参附、参麦、生脉等,可与汤剂联用。
恢复期分为肺脾气虚证和气阴两虚症,各推荐一个处方。
本次抗疫战争中,中医药参与救治取得了很好的效果,得到党中央、中纪委、国家卫健委、国家中医药管理局的肯定,并多次发文推广。专业方面,自2020年1月22日《新型冠状病毒感染的肺炎防控方案(试行第二版)》开始提倡中医辨证施治;1月29日,钟南山院士呼吁:“中医一开始就要介入,别到最后不行了才找中医”;2月11日,中纪委官网罕见跨界发声,力挺中医。清肺排毒汤、透解祛瘟颗粒、藿香正气制剂、连花清瘟制剂、血必净注射液等一批中药成为明星药品,中医药在轻症患者中抑制病情恶化,促进核酸转阴;在重症、危重症患者中抑制病情加重、挽救生命、减少死亡、促使病情向轻症转归,对不同程度患者都取得不俗疗效。
3. 用药思考
COVID-19患者的临床表现、影像学改变、生化指标变化及病理改变都表明,人体免疫系统与病毒作战后的炎性渗出对呼吸膜及气道的阻碍是呼吸抑制的主要原因;而免疫反应过度带来的细胞因子风暴则是对肺、肾、心脏、血管、肝等产生损害使得病情突然加重,以致多脏器衰竭的主要原因。因此,及时清除炎性渗出;干预免疫过激反应,成为临床治疗的关注重点。如何利用中药达成上述两点就成为笔者关注之处,故推荐在COVID-19患者的早期救治、整个救治过程及康复中,使用活血化瘀类和虫草菌发酵制剂两类中药。
3.1 活血化瘀药物的应用
正常情况下,氧气从肺泡向血液弥散,依次经过肺泡内表面的液膜、肺泡上皮细胞(单层)膜、肺泡与肺毛细血管之间的间质、毛细血管的内皮细胞膜等4层膜(呼吸膜)。从前述病理改变中可以看出,支气管被黏液和出血渗出物覆盖;肺泡内、肺泡上皮细胞内、肺泡间隔、毛细血管内都有炎性渗出,细胞坏死、脱落,出血,炎性细胞间质浸润,肺间质纤维化,说明气道不通畅,呼吸膜换气也深受影响。利用活血化瘀药物早期干预,应尽早、尽快将炎性渗出物清除,保持呼吸膜及气道畅通,避免出现这些晚期病理后果,显得非常重要。
在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》[1]中,不论西医,还是中医治疗COVID-19患者的方案里都提到血必净注射液,尤其是中医在重症、危重症(内闭外脱证)中都提及使用该药品。它由红花、赤芍、川芎、丹参、当归五味活血化瘀类中药组方,清热凉血,化瘀解毒。用于温热类疾病,症见发热、喘促、心悸、烦躁等瘀毒互结证:适用于因感染诱发的全身炎症反应综合征;也可配合治疗多器官功能失常综合征的脏器功能受损。它在COVID-19患者的治疗中,实际上主要发挥化瘀解毒作用,通过活血化瘀,打扫人体免疫系统与病毒作战的战场:通过清理被免疫细胞吞噬和分解的病毒残渣、抗原抗体复合物、炎性渗出物,既可避免过激的全身炎症反应,又可保持呼吸膜气体交换的畅通,病情不至于发展到细胞因子风暴和呼吸抑制阶段而出现溺水样被活活憋死的惨剧,这也是经中医治疗后,可以保持病情稳定,较少向重症及危重症发展,避免症状急剧恶化的主要原因之一。
因此,在COVID-19患者的治疗中,活血化瘀中药的使用非常有意义,安全性较高的三七制剂、三七总皂苷制剂血栓通和血塞通、丹参制剂、西红花等中药在患者的救治和后期的康复中都有应用价值。
3.2 冬虫夏草及虫草菌发酵制剂的应用
3.2.1 冬虫夏草
冬虫夏草为线虫草科冬虫夏草菌Ophiocordyceps sinensis (Berk.) G.H.Sung,J.M. Sung,Hywel-Jones & Spatafora侵染蝙蝠蛾科Hepialidae幼虫而形成的幼虫尸体与真菌子座的复合体。2015年版《中国药典》对其记载[2]:甘,平。归肺、肾经。补肾益肺,止血化痰。用于肾虛精亏,阳痿遗精,腰膝酸痛,久咳虛喘,劳嗽咯血。其临床应用集中于中医所说的肺肾疾病,笔者推荐在COVID-19患者的治疗和恢复期复健中使用,青海省及省内玉树州杂多和囊谦县、果洛甘德、黄南州等地都为武汉疫情捐赠了冬虫夏草,但因为其价格较高而小众,利润空间大而造假手段多样,现在有经济性更好的虫草菌发酵制剂可以替代,故在此不予深入讨论。
很多人服用冬虫夏草是为了提高免疫力,但是很少有人了解,冬虫夏草还能抑制免疫力!芬戈莫德系1994年日本学者自冬虫夏草中提取,并经结构改造后制成的免疫抑制剂,作用于淋巴细胞。用于器官移植、自身免疫疾病,不会引起广泛的免疫抑制。已被FDA批准用于复发型多发性硬化症患者,减少复发,延迟残疾进展,还被用于心脏衰竭和心律失常[3]。目前,器官移植后,临床上将冬虫夏草与免疫抑制剂同用,可协同抗排异。
3.2.2 虫草菌发酵制剂
这个称呼来源于2017年国家医保药品目录中成药部分第360号,包括百令片(胶囊)等6种。2019年国家医保目录:ZA09FA补气养血剂,396百令片(胶囊),397金水宝片(胶囊)▲(标有“▲”的药品仅限参保人员门诊使用和定点药店购药时医保基金方予支付)。在这两版医保目录中,都属于医保乙类,医保适应证限器官移植抗排异、肾功能衰竭及肺纤维化。
百令片(胶囊)的原料药是冬虫夏草的真菌(冬虫夏草虫体断面白色的菌丝部分)经低温长时间液体深层发酵所得菌丝体的干燥品。中国科学院微生物研究所的学者于2004年揭示,冬虫夏草真菌与百令制剂的菌种中国被毛孢Cs-C-Q80的基因序列差别约为2%,是同一菌种[4]。2010年10月1日实施的2010年版《中国药典》做了更正,百令制剂的原料改名为发酵冬虫夏草菌粉(Cs-C-Q80,中华被毛孢)。同年10月12日,国家食品药品监督管理局颁布《国家药品标准(修订)颁布件》(批件号ZGB2010-4),将百令片(胶囊)的原料发酵虫草菌粉更名为发酵冬虫夏草菌粉。这就将百令片(胶囊)与其他虫草菌发酵制剂的原料在药典和国家质量标准上做出了明确区分,金水宝制剂的原料是发酵虫草菌粉(蝙蝠蛾拟青霉Cs-4)。
由于百令片(胶囊)原料是单一真菌成份,质量可控,没有冬虫夏草的细菌、霉菌、虫卵等病原体及重金属超标之虞,药品分类管理属于乙类OTC药品,也没有造假的隐忧,安全、有效、经济,临床主要用于呼吸科[5-8]的慢阻肺、支气管哮喘、慢性支气管炎、肺纤维化、肺结核、肺气肿、矽肺;肾内科[9-12]的肾小球肾炎、系统性红斑狼疮性肾炎、过敏性紫癜肾炎、IGA肾病、糖尿病肾病、慢性肾功能不全、肾衰竭、高血压肾损害、肾移植所致的肾功能损坏、肾病综合征等;器官移植科[13-14]将其与免疫抑制剂配伍,用于器官移植抗排异反应,日剂量6~12 g,平均8 g。
百令片(胶囊)的3个医保适应证限定为:肺纤维化、肾衰竭和器官移植抗排异。这恰好覆盖了免疫反应过度带来的细胞因子风暴及其对肺和肾的损害,非常适合所有COVID-19患者。尽早服用该药,能够通过调节人体免疫力,避免或减轻细胞因子风暴带来的病情急剧恶化,且能抗肺纤维化、抗肾衰竭,加速患者的康复。
百令片(胶囊)等6种虫草菌发酵制剂在菌种、原料药菌粉的生产、制剂的质量标准、剂型选择、临床应用的适应证等方面还是有很大区别的,目前得到临床认可的主要是百令片(胶囊)及金水宝制剂。
4. 结论
综上,肺泡内炎性渗出液及透明膜形成,肺泡细胞和肺内气管及毛细血管上皮细胞损伤,肺纤维化都影响呼吸膜气体交换,导致呼吸抑制;细胞因子所致炎症风暴是病情急剧恶化及致死的主要原因,心脏、血管、肝脏、肾损害是多脏器衰竭的原因,中药活血化瘀类药物在保证呼吸膜和气道畅通方面能够发挥作用;而以百令片(胶囊)为代表的虫草菌发酵制剂,其医保限定的3个适应证:肺纤维化、肾功能衰竭、器官移植抗排异正好能覆盖COVID-19的主要病理改变,希望临床救治中给予重视,尽早使用这两类药物,既可避免病情突然急剧恶化,也有助于患者病情的早日转归。在这次疫情防治中,中医药的作用更加深入人心,必将促进中医药事业的良性发展,更好地造福百姓。
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表 1 根据BLAST序列分离得到的泰山白首乌内生真菌
属名 基因库中接近种(登录号) 相似度 (%) 组织部位 菌株数 根 茎 叶 链格孢属 A. alternata (MH368103.1) 99 1 2 3 A. alternata (MH716004.1) 99 4 4 A. alternata (MG669159.1) 99 1 1 A. alternata(MK07593.1) 99 1 1 A. alternata (MK392122.1) 99 1 1 A. alternata(MK659949.1) 99 2 2 A. alternata(KY859403.1) 99 2 2 A.alternata (KJ739880.1) 99 2 2 1 5 A. alternata (KY859403.1) 99 1 1 A. alternata (LN835252.1) 99 1 1 2 A. alternata (EF504974.1) 78 1 1 A. arborescens (MK460794.1) 99 1 1 A. brassicicola(MF167294.1) 99 1 1 2 A. burnsii(KR604840.1) 100 1 1 Alternaria sp.(KC139509.1) 99 1 1 Alternaria sp.(KC110624.1) 99 1 1 Alternaria sp.(KC147581.1) 99 2 2 Alternaria sp.(KU556507.1) 99 1 1 A.tenuissima(MG602685.1) 99 3 3 6 A. tenuissima (MK675103.1) 99 2 2 子囊菌属 Ascomycota sp.(FJ999646.1) 99 1 1 曲霉菌属 A. terreus var.floccosus (KP987086.1) 99 1 1 小檗属 B. fortunei (MK850215.1) 1 1 葡萄座腔菌属 B. dothidea(HM156069.1) 1 1 B. dothidea(KF294012.1) 1 1 双极霉属 B. sorokiniana (HF934936.1) 1 1 B. micropus(LT837454.1) 82 1 1 生赤壳属 B. ochroleuca(EU273558.1) 1 1 棒孢属 C.cassiiola (MH569606.1) 1 1 炭疽菌属 C. acutatum(MG661733.1) 1 1 C. capsici (EF016299.1) 1 1 C. gloeosporioides (KM044004.1) 1 1 C. nymphaeae (MH863840.1) 1 1 间座壳属 D. phaseolorum (MF379339.1) 1 1 D. phaseolorum (KX866874.1) 1 1 Emmia E. lacerate(MF101401.1) 1 1 突脐蠕孢属 E. rostratum (MH746929.1) 1 1 2 E. rostratum (MH746928.1) 1 1 镰刀菌属 F. nematophilum (KF577906.1) 2 2 F. nematophilum (KX621959.1) 1 1 F. oxysporum(MK673882.1) 1 1 F. oxysporum (KM005080.1) 1 1 F. oxysporum (KY910845.1) 1 1 F. oxysporum(GU724513.1) 1 1 F. solani f. batatas (AF178407.1) 6 7 F. solani batatas (EU625405.1) 1 1 F. solani batatas (MK571197.1) 1 1 F. solani f. batatas (KM235740.1) 1 1 F. solani f. batatas (KJ676962.1) 98 1 1 F. solani f. batatas (KU382502.1) 98 2 2 Fusarium sp.(FJ008989.1) 1 1 Fusarium sp. (MH884151.1) 1 1 小丛壳属 G. cingulata (EF423544.1) 2 2 球座菌属 G. mangiferae(EU677803.1) 1 1 孢菌属 Pleosporaceae sp. (HQ832799.1) 1 1 腔菌属 Pleosporales sp. (APBSDSF25) 1 1 P. cablin(MK568502.1) 98 1 1 毛球腔菌属 Setosphaeria sp. (LT837842.1) 92 1 1 踝节菌属 T. purpureogenus (KU981069.1) 1 1 炭角菌属 Xylariaceae sp. (MG669156.1) 1 1 28 30 32 90 表 2 泰山白首乌内生菌菌株的抗肿瘤活性
菌株 抗肿瘤活性 (IC50, μg/ml) HGC27 HEPG2 HT-29 HELA JTY6 6.34±1.10 11.05±1.15 29.84±5.78 >40 JTY10 7.87±1.09 6.53±0.28 18.57±5.15 >40 JTJ11 9.92±1.13 6.59±0.56 5.94±0.88 21.37±5.99 JTJ18 2.61±0.35 3.20±0.42 3.55±0.30 9.96±2.38 LTJ1 1.69±0.32 2.96±0.24 13.23±1.66 7.41±1.47 LTJ2 2.21±0.61 3.11±0.46 8.25±1.11 3.85±0.60 LTJ3 5.34±0.89 5.10±1.21 13.01±1.63 5.87±1.36 LTJ6 1.58±0.38 1.46±0.39 3.63±1.23 6.24±0.49 JTJ13 21.76±0.68 >40 20.07±1.38 >40 LTJ5 21.43±0.35 33.43±1.31 >40 >40 LTJ10 21.34±0.65 29.81±0.32 >40 >40 TTY7 27.89±1.08 38.53±0.28 >40 >40 TTY18 18.25±0.24 >40 >40 31.41±1.49 阿霉素 0.022±0.003 0.034±0.01 0.030±0.003 0.039±0.006 -
[1] 彭蕴茹, 丁永芳, 李友宾, 等. 白首乌研究现状[J]. 中草药, 2013, 44(3):370-378. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.03.026 [2] 王光辉, 王琦, 时元林. 泰山四大名药[J]. 山东中医杂志, 2006, 25(3):203-204. doi: 10.3969/j.issn.0257-358X.2006.03.028 [3] KIM Y, CHOI H, SHIN J, et al. Molecular discrimination of Cynanchum wilfordii and Cynanchum auriculatum by InDel markers of chloroplast DNA[J]. Molecules,2018,23(6):1337. doi: 10.3390/molecules23061337 [4] SUN Y S, LIU Z B, WANG J H, et al. Aqueous ionic liquid based ultrasonic assisted extraction of four acetophenones from the Chinese medicinal plant Cynanchum bungei Decne[J]. Ultrason Sonochem,2013,20(1):180-186. doi: 10.1016/j.ultsonch.2012.07.002 [5] HAN L, ZHOU X P, YANG M M, et al. Ethnobotany, phytochemistry and pharmacological effects of plants in genus Cynanchum Linn. (Asclepiadaceae)[J]. Molecules,2018,23(5):1194. doi: 10.3390/molecules23051194 [6] CHEN W H, ZHANG Z Z, BAN Y F, et al. Cynanchum bungei Decne and its two related species for “Baishouwu”: a review on traditional uses, phytochemistry, and pharmacological activities[J]. J Ethnopharmacol,2019,243:112110. doi: 10.1016/j.jep.2019.112110 [7] 孙彦敏, 王辉, 徐凌川. 近10年白首乌研究进展[J]. 中国中医药信息杂志, 2015, 27(7):131-136. doi: 10.3969/j.issn.1005-5304.2015.07.041 [8] CUI J L, VIJAYAKUMAR V, ZHANG G. Partitioning of fungal endophyte assemblages in root-parasitic plant Cynomorium songaricum and its host Nitraria tangutorum[J]. Front Microbiol,2018,9:666. doi: 10.3389/fmicb.2018.00666 [9] JIA M, CHEN L, XIN H L, et al. A friendly relationship between endophytic fungi and medicinal plants: a systematic review[J]. Front Microbiol,2016,7:906. [10] 顾晓洁, 解卓学, 吕嘉东, 等. 白首乌内生细菌分离鉴定及系统发育树分析[J]. 辽宁中医药大学学报, 2018, 20(6):52-56. [11] LI F, XUE F, YU X. GC-MS, FTIR and Raman analysis of antioxidant components of red pigments from Stemphylium lycopersici[J]. Curr Microbiol,2017,74(4):532-539. doi: 10.1007/s00284-017-1220-3 [12] GU X J, REN K, YAO N, et al. Chemical constituents from endophytic fungus Plectosphaerella cucumerina YCTA2Z1 of Cynanchum auriculatum[J]. Chin Herb Med,2018,10(1):95-98. doi: 10.1016/j.chmed.2017.12.001 [13] STIERLE A, STROBEL G, STIERLE D. Taxol and taxane production by Taxomyces andreanae, an endophytic fungus of Pacific yew[J]. Science,1993,260(5105):214-216.[LinkOut doi: 10.1126/science.8097061 [14] CHEN L, ZHANG Q Y, JIA M, et al. Endophytic fungi with antitumor activities: Their occurrence and anticancer compounds[J]. Crit Rev Microbiol,2014:1-20. [15] 沈湛云, 朱波, 张泉龙, 等. 不同产地玄参内生真菌种群结构的比较分析[J]. 中草药, 2019, 50(4):957-962. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2019.04.025 [16] 惠建超, 翟梅枝, 李梦歌, 等. 不同陕西生境核桃内生真菌多样性研究[J]. 河南农业大学学报, 2018, 52(6):956-966,982. [17] 贾敏. 薏苡内生真菌多样性及其与薏苡药材品质相关性研究[D]. 上海: 第二军医大学, 2014. [18] SUN Y, WANG Q, LU X D, et al. Endophytic fungal community in stems and leaves of plants from desert areas in China[J]. Mycol Prog,2012,11(3):781-790.[LinkOut [19] WU L, HAN T, LI W, et al. Geographic and tissue influences on endophytic fungal communities of Taxus chinensis var. mairei in China[J]. Curr Microbiol,2013,66(1):40-48. doi: 10.1007/s00284-012-0235-z [20] SEBASTIANES F L, CABEDO N, EL AOUAD N, et al. 3-hydroxypropionic acid as an antibacterial agent from endophytic fungi Diaporthe phaseolorum[J]. Curr Microbiol,2012,65(5):622-632. doi: 10.1007/s00284-012-0206-4 [21] XU Y M, BASHYAL B P, LIU M X, et al. Cytotoxic cytochalasins and other metabolites from Xylariaceae sp. FL0390, a fungal endophyte of Spanish moss[J]. Nat Prod Commun,2015,10(10):1655-1658. [22] LI Y, GUO S, ZHU H. Statistical optimization of culture medium for production of exopolysaccharide from endophytic fungus Bionectria ochroleuca and its antitumor effect in vitro[J]. Excli J,2016,15:211-220. -